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PI3K/Akt信号通路与类风湿关节炎相关性探讨

刘琼 李永乐 董平 丁超华 关金花 孙娜娜 白菊芳 王凤春 张乐 吕杨 杨永生

【摘 要】 类风湿关节炎与关节骨质的损坏密切相关，以关节痛、肿、僵、畸形及运动障碍等为 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现，是导致身体残疾的关键因素。尽管对类风湿关节炎发病原因做了大量研究，但至今还未完全清楚。磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶（Akt）是一条经典的信号转导通路，与类风湿关节炎发病存在一定关系。现就PI3K/Akt信号通路与类风湿关节炎发病机制进行探讨，以期为类风湿关节炎发病机制的研究提供新思路，为类风湿关节炎的治疗和以PI3K/Akt为作用靶点的创新药物开发提供参考。

【Key】 关节炎;类风湿;PI3K/Akt信号通路;发病机制;相关性类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种

免疫反应异常导致的疾病，可引起多发关节炎症和疼痛，并逐渐导致不可逆的软骨和骨破坏。首先累及手、足等小关节，随着病情发展可逐渐侵袭膝、髋等大关节，临床表现多为对称性分布，严重者可导致身体功能残疾，也可侵及肺、心、神经系统等。本病迄今为止尚无治愈的方法，而且一般治疗预后较差，容易反复发作。RA严重影响人类的健康和生活质量，同时也为家庭和社会造成了严重的经济负担，现已成为医学界亟待解决的问题之一。RA的核心表现是病灶部位滑膜组织异常增生、滑膜炎性浸润及骨质损害等，目前研究认为，关节腔内滑膜组织是RA发病的靶器官，而成纤维样滑膜细胞（FLS）又是增生滑膜的关键靶细胞[1]，RA患者的滑膜可由正常的1～3层增厚至5～10层。滑膜与关节囊的内表面紧密连接，通过产生液体润滑关节表面以及滋养软骨细胞，FLS是构成滑膜衬里层复杂细胞网络的一部分。FLS在RA慢性炎症过程中起重要作用，尤其是增殖失控和凋亡不足与RA的发病关系最为密切。FLS增殖异常主要是受到各种炎性因子刺激表现出类似肿瘤自主性增殖的

特征，致使滑膜组织表现为增生性、侵蚀性生长，可迁移至关节软骨以及邻近骨骼表面，导致骨质进行性破坏[2-3]。本病发病机制尚未明确，近年来很多学者把目光聚集在了磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白质丝氨酸苏氨酸激酶（Akt）信号通路与RA的关系上，并且取得了一定的进展。

1 PI3K/Akt信号通路

1.1 PI3K PI3K是异二聚体脂质激酶，其作用是将磷脂酰肌醇2磷酸（PIP2）磷酸化成磷酸酰肌醇3磷酸（PIP3）。目前已知分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类，不同类型的PI3K具有不同的作用，且在信号转导中起到的作用也不同。其中Ⅰ类PI3K为异源二聚体，由调节亚基p85和催化亚基p110构成的杂二聚体，主要有α，β，γ和δ 4个亚型，前2种被广泛表达，而后2种则相对局限于免疫细胞[4]。在哺乳动物细胞中Ⅰ类PI3K分为ⅠA和ⅠB两型，ⅠA型研究最为广泛，通过与具有磷酸化的酪氨酸残基生长因子受体相作用传递信号;而ⅠB型PI3K（PI3Kγ）由G蛋白βγ亚基刺激，并与一个独特的p101适配体分子结合而被触发[5]。许多来自细胞外的刺激如胰岛素、葡萄糖、多种生长因子和细胞因子等都能通过激活PI3K活化PI3K/Akt通路，进而引起级联反应。

1.2 Akt Akt也叫蛋白激酶B（PKB），是一种进化上保守的特异性蛋白激酶，作用于细胞存活和凋亡时期。Akt既是Ⅰ类PI3K下游研究最多且被普遍活化的分子，参与了PI3K信号的许多下游活动，同时还扮演着PI3K/Akt通路传导信使的重要角色，由于其能够磷酸化相关死亡启动因子（Bad）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9（Caspase-9）和叉形头转录因子等多个下游靶点，故而具有保护细胞不被凋亡基因影响的作用。目前已发现，Akt家族成员有Akt1/PKBα、Akt2/PKBβ、Akt3/PKBγ共3种亚型，分别位于人染色体14q32、19ql3和lq44上。Akt1/PKBα参与调节细胞的生存和凋亡过程，同时可诱导蛋白质的合成途径，是细胞生长的重要媒介信号蛋白，而Akt2/PKBβ主要参与糖代谢。Akt模块为三段式构造，分别是N末端脂质结合的PH结构域，双叶激酶核心结构域和C末端疏水性延伸（亦称为疏水性基序）[6]，其中Akt的活化与N端密切相关，通过与PIP3紧密融合而转位到质膜上。Akt被活化后成为一种调节剂，可调节许多控制细胞存活、增殖和凋亡的蛋白靶点。

1.3 PI3K/Akt信號通路正向调节 PI3K激活方式有两种：其一是PI3K与受体酪氨酸激酶（RTK）相结合，引起二聚体构象改变而被启动;其二是大鼠肉瘤（RAS）和p110靶向结合，使RAS被赋予能量并具有磷酸化的能力，可进一步启动靶向目标PI3K。PI3K被上述方式激活后在质膜上将PIP2磷酸化并产生PIP3，第二是PIP3作为锚定物与Akt的PH结构域及蛋白激酶（PDK1）结合，Akt发生构象变化，暴露出第308位、第473位两个残基磷酸化位点，即Thr308和Ser437。Akt的激活是通过两个必需残基的磷酸化而发生的，Thr308被PDK1磷酸化，从而部分活化Akt，使其具有启动下游信号通路的能力;随后哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）复合物2（mTORC2）会把Ser437磷酸化，此步骤会进一步加强Akt磷酸化激酶的活力，Akt由此被完全启动，此步骤对于Akt激活特定下游靶向分子具有重要意义[7]。被活化的Akt磷酸化多种下游靶向蛋白，如Bad、核转录因子-κB（NF-κB）、Caspase-9及mTOR等，从而介导细胞多种生物学行为。

1.4 PI3K/Akt信号通路的逆向调节 PI3K/Akt信号通路的逆向调控因素主要是PTEN蛋白。PTEN是PI3K/Akt主要的“制动器”，与PI3K功能正好相反，通过转化PIP3直接终止PI3K/Akt通路的活化。主要机制是PTEN蛋白切掉PIP3上3位磷酸基团，将PIP3逆转成PIP2[8]，从而抑制Akt启动，发挥拮抗PI3K/Akt/mTOR信号通路的作用，因此也可以认为，PTEN的执行过程正好是PI3K磷酸化PIP2的逆过程。PTEN稳定时，可正常调控PI3K/Akt/mTOR通路进而控制细胞生存和凋亡，当PTEN蛋白突变或表达缺失，过量的PIP3不断与Akt结合，致使Akt大量活化，引起更多下游靶向目标的连锁反应，如细胞存活和凋亡关系失衡。

2 PI3K/Akt信号通路与RA的相关性

滑膜增生、滑膜炎症、骨及软骨下骨破坏被认为是RA三大病理特征[9]，PI3K/Akt信号通路与RA存在一定关联性。

2.1 PI3K/Akt信号通路与RA滑膜增生 滑膜增生是RA病理特征的核心，增生的滑膜主动附着和侵袭关节软骨，是RA关节破坏的罪魁祸首，在病灶部位血管翳形成过程中承担“触发器”的角色[10]。有研究表明，RA滑膜细胞能分泌大量致炎因子，不断刺激滑膜细胞，导致滑膜细胞增殖失控及促凋亡能力低下，在RA发生、发展中起着至关重要的作用[11]。PI3K/Akt信号转导通路被认为是FLS增殖与凋亡失衡发生的桥梁[12]，其类肿瘤特性（如凋亡减少、增殖过度和异常迁移）的改变在RA中起十分重要的作用，致炎因子刺激及细胞促调亡功能异常可导致滑膜细胞增殖不受抑制。有学者通过实验证实了RA滑膜组织中PI3K、Akt等信号高表达，而且对FLS的过度迁移具有一定的影响[13]。RA疾病活动期间，大量致病性炎性因子被释放并且聚集在炎症部位，形成了复杂的炎症微环境。炎症微环境内的致炎因子诱使FLS增殖，反过来增殖的FLS又进一步刺激致炎因子分泌，两者不断反复循环，从而促使FLS不受抑制地增殖[14]。有学者在研究致炎因子白细胞介素-22（IL-22）对FLS影响时，发现IL-22依赖于PI3K/Akt通路而诱导FLS显著增殖[15]。B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）蛋白组对细胞的增殖和凋亡有重要作用，按功能不同分为两类，一类是可抑制细胞增殖的蛋白（Bcl-2、Bcl-xl等），另一类可促进细胞凋亡的蛋白（Bax、Bad等），Bad把Bcl-2、Bcl-xl整合到一起而发挥促进细胞凋亡作用[16]。有研究显示，在RA-FLS中，Bax等表达水平显著升高，而Bcl-2、Bcl-xl表达水平明显降低[17]。Bax在线粒体膜上的Ser184位点被活化的Akt磷酸化，促细胞凋亡的能力被削弱，Bcl-xl、Bcl-2的Ser136位点被活化的Akt磷酸化，并与伴侣蛋白14-3-3结合，阻断Bad与Bcl-xl、Bcl-2形成二聚体，使Bcl-xl、Bcl-2蛋白与程序性死亡受体-1结合，启动线粒体自噬，使Bad促凋亡作用被完全限制[18-19]，造成细胞增殖过度的结果。除此之外，PTEN蛋白变异引起PI3K/Akt通路异常，导致细胞过度生长，这可能与RA-FLS增殖失控有关。总之，FLS增殖与凋亡的失衡，致使FLS朝着增殖的方向单向发展，且PI3K/Akt信号通路全程参与。

2.2 PI3K/Akt信号通路与RA滑膜炎症 滑膜炎是RA病理的典型改变。有学者对RA患者血清和滑膜液中致炎因子进行研究，结果显示，RA组肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-6和IL-1β等因子的浓度明显高于健康组，这些因子是炎症不断发展的推动者，导致RA滑膜内膜不断增生，从而促进局部炎症介质和金属蛋白酶的分泌，并造成病灶部位骨质的糜烂性破坏[20]。迄今为止，越来越多的学者认为，PI3K/Akt通路参与了RA的炎症反应过程。IL-21通过诱导并触发PI3K，进一步促进RA-FLS的炎性增殖，而且在IL-21刺激下FLS中PI3K/Akt信号表达水平显著升高，Akt水平也高于阈值，表明IL-21有激活PI3K/Akt信号的能力，并以此为纽带干预RA的发展[21-22]。研究发现，IL-17在RA患者病理活检中均可 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 到，并且IL-17是通过PI3K/Akt和NF-κB途径刺激RA-FLS分泌IL-6、IL-8及血管内皮细胞生长因子受体（VEGFR）[23]。

有学者用wortmannin和LY294002抑制PI3K/Akt信号通路后，发现RA外周血单个核细胞分泌的IL-17完全或部分被阻断，而激活蛋白-1和细胞外信号调节激酶1/2的抑制作用不影响IL-17的产生[24]，证明IL-17的分泌依附于PI3K/Akt途径，并且以PI3K/Akt通路为媒介介导RA滑膜炎发展。不仅如此，张晓军等[25]通过使用大鼠构建胶原诱导性关节炎（CIA）模型证实，PTEN/PI3K/Akt通路与CIA大鼠增生滑膜血管翳的形成关系密切，且VEGF是关键效应因子。有学者研究显示，在CIA大鼠滑膜组织中PI3K和Akt表达程度增加，PTEN表达降低，同时发现在CIA大鼠外周血清中血管内皮细胞生长因子（VEGF）、缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）表达水平可以随着关节炎指数（AI）及滑膜组织微血管密度升高而升高[26]，说明PI3K/Akt通路與病灶部位滑膜新生血管息息相关。总之，多项证据表明，许多致炎因子以PI3K/Akt信号通路为媒介，对RA滑膜炎的发展及血管翳的形成有着积极的作用。

2.3 PI3K/Akt信号通路与RA骨破坏 病灶部位的骨和软骨组织进行性破坏是RA患者致残的关键原因。目前人们普遍认为，RA骨关节损害的导火索是破骨细胞（OC）异常表达，也是RA发生骨侵蚀的重要启动器[27]。OC由造血多核细胞产生，具有独特的骨破坏本领，其核心功能是骨质吸收，是RA骨损害及骨质疏松形成的“元凶”，它的异常启动受到多种条件的影响，近年来在PI3K/Akt信号通路方面的研究取得了相应的进展。有文献报道，PI3K被激活后导致趋化因子SDF-1表达增加，造成OC前体细胞数量增加、迁移增强[28]。

WU等[29]发现，通过阻断PI3K/Akt通路，可以明显抑制TNF-α诱导的B淋巴细胞诱导成熟蛋白1

（Blimp 1）的表达，提示PI3K/Akt信号通路参与了TNF-α诱导Blimp 1表达的调控。LOU等[30]

研究阐明miR-142-5p通过PI3K/Akt/Foxo1通路作用于PTEN靶点，从而促进骨髓源性巨噬细胞的破骨作用。此外，核转录因子-κB受体活化因子配体（RANKL）通过OC中的TRAF6（是OC形成和发挥功能最关键的因素）激活PI3K/Akt途径，PI3K/Akt通路被认为是OC进行异常分化的枢纽[31]。MENG等[32]证明了梓醇抑制RANKL诱导的参与骨破坏相关标记基因的启动，并通过上调PTEN等磷酸酶的活性抑制RANKL诱导的NF-κB和Akt信号通路，从而抑制活化T细胞因子（NFATc1）的诱导。有学者发现，雷公藤甲素以阻断PI3K/Akt/NFATc1途径的方式遏制RANKL诱导正常骨髓单个核细胞和RAW 264.7细胞的OC生成，并抑制OC的核心功能骨吸收[33]。通过以上分析可以发现，PI3K/Akt信号通路与RA软骨和骨的破坏存在紧要的联系。

3 PI3K/Akt信号通路在RA方面的应用进展

根据上述，笔者认为，PI3K/Akt信号通路参与RA进展全部过程，因此，针对此通路进行深入研究或许可以开发治疗RA的新药物。西药治疗RA虽然快速有效，但长时間用药对人体有损伤，而且价格昂贵。中医药相对于西医来说廉价、不良反应小，能有效改善RA患者预后，提高患者生活质量，因此值得深入研究[34]。有研究证实，青蒿琥酯（Artesunate）可缓解RA大鼠软骨组织的损伤、肿胀和炎性浸润，且不产生任何形式肝毒性;此外，Artesunate下调PI3K、Akt、mTOR、p-PI3K、p-Akt、p-mTOR、Bcl-2和Bcl-xl的表达，上调Bax和Becline-1蛋白的表达，表明Artesunate是以抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路作为中间桥梁来干预细胞的增殖和凋亡[35]。WU等[36]发现，藤黄酸可遏制RA大鼠IL-1β和IL-6的活性，促进磷酸化p-Akt、p-mTOR、Akt的表达，抑制HIF-1α和VEGF的表达，证明藤黄酸可能通过调节PI3K/Akt/mTOR信号通路对RA大鼠产生抗炎作用。冯要菊等[37]通过体外实验证实，薯蓣皂苷元以阻断PI3K/Akt信号通路活化的方式对FLS增殖起到制止作用，同时促进其凋亡。邹丽华等[38]发现，双乌宣痹颗粒含药血清能下调Bcl-2、PI3K、p-Akt蛋白的表达水平，进而促进RA-FLS凋亡。种种证据表明，中医药在干预PI3K/Akt途径方面治疗RA是十分可行的，或许可以为治疗RA提供新的方法和思路。

4 结 语

虽然RA的发病机制还未完全明确，但已有证据表明RA的发生、发展与PI3K/Akt信号通路关系密切。通过查阅相关文献，对PI3K/Akt与RA的相关联系进行简要剖析，笔者认为进一步探索该信号通路的作用机制，有可能为RA的治疗及以PI3K/Akt信号通路为靶点开发新药物提供思路。

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